392. Fabricación de subestaciones transformadoras móviles

Autor: Jorge Elías
A. Proyecto: Fabricación autoctóna de subestaciones transformadoras móviles (SETM)

B. Fundamentación:

Recientemente, arribó al país la primera de tres subestaciones móviles para potenciar distribución de energía a instalar en la Ciudad de Buenos Aires, con el objetivo de sumar mayor capacidad de potencia a la red de media y alta tensión para tratar de dar solución al problema de distribución estructural de energía en los distintos barrios de la Ciudad de Buenos Aires. Una subestación eléctrica es una instalación destinada a modificar y establecer los niveles de tensión de una infraestructura eléctrica, para facilitar el transporte y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador.
Esta es una solución de fondo y además al ser móvil nos permite ir a medida que se van construyendo las obras que están en el Plan del COFEDE poder trasladarse a distintos barrios. La nueva subestación móvil que se instalará en Villa Santa Rita y beneficiará a 120 mil hogares. Este equipamiento adquirido atenderá el sostenido incremento de la demanda en esa zona de la ciudad. La puesta en funcionamiento de esta subestación móvil de 35 MVA será realizada por Edesur y se prevé para antes de fin de año. Esta incorporación tecnológica, que llevó una inversión de 47 millones de pesos, permitirá mejorar la calidad de servicio. 

La subestación está compuesta por tres módulos: uno de alta tensión, un módulo transformador y otro de media tensión. La longitud de cada uno de estos es de casi 30 metros de largo y un peso superior a las 78 toneladas, conformando de esta manera, una caravana de casi 200 metros de largo para su traslado.

Cada una de estas centrales transformadoras lo que permite es transformar 35 MVA adicionales. Tiene todo un sistema por el cual toma energía de la red de alta tensión, la pasa a media y de ahí directamente a la red de los usuarios, con lo cual rápidamente se resuelve cualquier problema de sobrecarga en la linea o en las actuales plantas transformadoras que tienen los barrios.
Se desconocen las causas que condujeron a la adquisición de Subestaciones Transformadora Móvil (SETM) en el extranjero, existiendo una empresa argentina, Tadeo Czerweny S.A. que ya ha desarrollado una Subestación  para la empresa Edesur, entregada en abril de 2009 con las siguientes características:

- Potencia: 35 MVA 

- Tensiones: 132/13,86 kV

Se trató de un conjunto formado por tres unidades o módulos independientes –hasta cierto punto autónomos– montados cada uno sobre un carretón que debe ser arrastrado por un camión.

Dichos módulos tienen la posibilidad de trabajar todos juntos formando una Sub-Estación convencional. Asimismo, cada módulo puede operar de forma independiente.

Los módulos que conforman la SETM son los siguientes:

1) Módulo de Alta Tensión: El módulo de Alta Tensión cuenta con todos los componentes necesarios para la protección, medición y maniobra sobre una línea de 132 kV. La base sobre la cual están montados los componentes de este módulo, consiste en un carro especialmente diseñado para cumplir con este propósito. 

Este módulo consta de los siguientes equipos principales:

- Interruptor-seccionador de 145 kV

- Transformadores de tensión

- Descargadores de Ozn

- Instrumentos de medición y protección

- Telecontrol

- Gabinete para alojar los instrumentos de protección, medición y telecontrol

- Gabinete de interconexión (para conectar este módulo con los demás)

- Sistema de iluminación

- Sistema de puesta a tierra

2) Módulo Transformador de Potencia: Es el módulo donde se encuentra el Transformador de potencia, el cual tiene las siguientes características: 

- Potencia: 35MVA

- Tensiones: 132 ± 11 x 1,4273% / 13,86 kV (regulación bajo carga)

- Grupo de conexiones: YNyn0

-Tipo de refrigeración: ODAF – Aceite forzado y dirigido / Aire forzado

Además del transformador de potencia, se encuentran los siguientes componentes principales:

- Sistema anti-incendio

- Equipo de bombeo para el sistema anti-incendio

- Equipo enfriador de aceite

- Cables de Media Tensión con sus respectivos enrollacables motorizados

-  Instrumentos de medición y protección (sobrecorriente, diferencial, etc.)

 - Telecontrol

 - Gabinete para alojar los instrumentos de protección, medición y telecontrol

 - Gabinete de interconexión (para conectar este módulo con los demás)

 - Sistema de iluminación.

 - Sistema de puesta a tierra

La base sobre la cual están montados los componentes de este módulo, consiste en un carretón especialmente diseñado para cumplir con este propósito.

3) Módulo de Media Tensión: El módulo de Media Tensión está equipado con un CD compuesto de seis celdas metálicas de interior (montadas dentro de un Shelter) con todos los componentes necesarios para protección, medición y maniobra de línea de 13,2 kV. La base sobre la cual están montados todos los componentes de este módulo, consiste en un semirremolque especialmente diseñado para cumplir con este propósito. 

Este módulo consta de los siguientes equipos principales:

- Shelter alojamiento de celdas

- Cargador de baterías trifásico

- Celda primaria de entrada 2000 A-13.2 kV (cantidad: 1)

- Celdas primarias de salida 800 A-13.2 kV (cantidad: 4)

- Instrumento de medición y protección (sobrecorriente, protección de arco, etc.)

- Transformador de servicios auxiliares

- Telecontrol

- Gabinete para alojar los instrumentos de protección, medición y telecontrol

- Gabinete de interconexión (para conectar este módulo con los demás)

- Sistema de iluminación.

- Sistema de puesta a tierra

C. Objetivos generales:
- Permitir duplicar la capacidad de transformación en cada estación transformadora. Esta solución representa en la actualidad costos financieros muy altos e inaceptables.
- Recuperar rápidamente la calidad de servicio.
- Incrementar la capacidad tecnológica del país.
- Generar nuevas fuentes de trabajo.
- Reemplazo de productos tecnológicos foráneos.
- Ahorro de recursos económicos.
- Responder a demandas estacionales de carga a bajo costo.
- Disminuir los costos de mantenimiento en las Estaciones Transformadoras tradicionales.
- Reducir los cortes de energía por mantenimiento a cero, con la ventaja adicional de realizar sin tensión todas las tareas de mantenimiento sobre el transformador y equipos asociados.
- Rápida provisión de energía para casos extraordinarios, como catástrofes o inundaciones.
- Proporcionar provisión de energía, en tiempo y forma, para grandes obradores.

D. Lugar: Empresa Tadeo Czerweny S.A. lidera el Mercado Nacional de ETM´s (Estaciones Transformadoras Móviles) En este momento está en su etapa final el acondicionamiento de la ETM modular de 30 MVA para enviar a Venezuela dentro de los próximos 60 días.

E. Recursos necesarios:
- Considerar la ''Energía Eléctrica'' cómo un elemento estratégico para la soberanía nacional.
- Efectuar un plan de evaluación del estado y expansión de la generación eléctrica.
- Proporcionar créditos blandos al desarrollo eléctrico nacional.
- Estimular la participación autóctona en esta área estratégica.

F. Características generales:
Las Empresas de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica, que compiten en un mercado totalmente desregulado, se enfrentan cada día con el desafío de brindar un servicio confiable y con normas de calidad muy estrictas. Para evitar una disminución en la calidad de servicio, muchas Empresas han optado por duplicar la capacidad de transformación en cada estación transformadora. Esta solución representa en la actualidad costos financieros muy altos e inaceptables.
El negocio de la distribución de energía es de fuertes inversiones de capital. Por ello y sin descuidar la calidad de servicio, éstas deben ser minimizadas. En particular el stock de transformadores debe ser optimizado sin descuidar el crecimiento y las contingencias que puedan llevar a penalizaciones económicas de los Entes Reguladores, y peorar la penalización moral de los clientes. 
En Argentina, TADEO CZERWENY SA se ha puesto a la vanguardia de los proveedores de las Empresas de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica, proponiendo proyectos concretos para la minimización de los costos de capital: las Estaciones Transformadoras Móviles.
La incorporación de Estaciones Transformadoras Móviles en la Dirección Técnica de una Empresa de Energía, estratégicamente distribuidas en el área de abastecimiento de energía, reduce considerablemente los costos de capital y de mantenimiento de la calidad de servicio. El tiempo requerido para su efectiva puesta en servicio, una vez transportada al lugar de operación con velocidad de 50km/h por caminos pavimentados, es de 3 a 4 horas.
Las Estaciones Transformadoras Móviles (ETM) son provistas montadas sobre un módulo de transporte. En tensiones de hasta 138 kV y 20 MVA de Potencia, es posible construirlas sobre módulos de transporte capaces de circular libremente por las rutas nacionales, y con transformadores de tecnología convencional con refrigeración ONAN/ONAF.
Para ETM de potencia superior a 20 MVA, la provisión, en general, solo es posible sobre módulos de transporte encuadrados en la reglamentación sobre vehículos especiales, capaces de circular con permisos otorgados por Vialidad Nacional. Las limitaciones que encuadran este tipo de ETM, desde el punto de vista del transporte, son en general el peso, el ancho y el largo. Respecto del ancho, siempre es posible el diseño con un ancho máximo de 3.6m, lo que permite la circulación normal (con permiso otorgado por Vialidad Nacional) sin vehículos balizados de apoyo.
A la hora de especificar una ETM, TADEO CZERWENY SA posee personal capacitado capaz de asesorar convenientemente en la definición de todos los aspectos necesarios para la correcta elección de los parámetros que la definen.

Anexo.

Guía de consideraciones para especificar una ETM

1) Niveles Básicos de Impulso: 
Considerar siempre los menores niveles especificados por las Normas para cada clase de tensión. Esto redunda finalmente en menores dimensiones y pesos. Los niveles de protección brindado por los descargadores de OZn de hoy en día, hacen que con los mínimos niveles de aislación, la protección contra sobretensiones temporarias brindadas por éstos sea muy segura.

2)Transformador de Potencia: Para potencias superiores a 15 MVA, no es recomendable solicitar un arrollamiento terciario. Tampoco resulta recomendable solicitar las pérdidas del transformador considerando fórmulas de capitalización de pérdidas iguales que para los transformadores destinados a Estaciones del tipo convencional. Las ETM se diseñan para cubrir emergencias, y por lo tanto la cantidad de horas equivalentes tanto sea para las pérdidas en vacío o para las pérdidas en carga, son totalmente diferentes. Es altamente recomendable definir en 65º la sobretemperatura máxima del cobre y 60º la del aceite. La consideración de estos hechos lleva a reducciones de hasta el 30% en el peso del transformador, y en consecuencia una importante disminución en sus dimensiones.

3) Transformadores de Corriente: Son preferibles los toroidales tipo “bushing” a los convencionales. Estos últimos son más pesados y ocupan espacios adicionales importantes. Dejar la elección de las característica de los mismos al fabricante, ya que la definición de prestaciones exageradamente altas no son necesarias por la proximidad de los elementos de protección a los cuales se conectan. Prestaciones o índices de protección elevados conducen a dimensiones y pesos mayores para el transformador de potencia.

4) Descargadores, Transformadores de Tensión, Elementos de Maniobra: No especificar envolturas cerámicas para las columnas de aislación que conforman éstos elementos. Los polímeros de caucho de silicona actuales han demostrado muy buen comportamiento bajo las más severas condiciones atmosféricas, y son una excelente solución cuando se busca reducir pesos y aumentar la seguridad para el transporte y ante acciones de vandalismo.

5) Sistema de Enfriamiento: Dejar librado al fabricante la elección del mismo, ya que de esta forma y para una determinada potencia especificada para la ETM, es él quien hallará la mejor solución técnico económica para el diseño del tipo de refrigeración.

6) Interruptores, Seccionadores de MediaTensión y Reconectadores: Existen en la actualidad reconectadores con protecciones ya incorporadas por sobrecorriente. Son una alternativa económica muy conveniente y una excelente solución frente a un campo Media Tensión conformado por celdas con interruptores y seccionadores de línea.

7) Servicios Auxiliares: En el caso de requerir servicios auxiliares de corriente continua, seleccionar tensiones de comando y capacidades de carga lo más baja posible (eventualmente dejar su elección al fabricante). Es conveniente permitir que los servicios auxiliares de corriente continua los provea, en condiciones normales de funcionamiento, el equipo rectificador del cargador de baterías a partir de los servicios auxiliares de corriente alterna. Evitar especificar capacidades de los servicios auxiliares para alimentar cargas externas a las ETM, como iluminación de predios, cargadores de batería externos, etc. Estas consideraciones conducen a dimensiones y pesos menores para los compartimentos de servicios auxiliares.

8) Circuitos de Alarma, Protección: Seleccionar aquellos de menor consumo interno (a igual prestación) para minimizar la potencia necesaria para los servicios auxiliares.

9) Bus de Barras: Especificar barras de aluminio en aquellos casos que sean necesarias para la conexión de la salida de Media Tensión. Son más livianas y presentan una excelente conductibilidad.

10) Enrolladores de Cables para Interconexión de las Salidas de Media Tensión: Evitarlos siempre que sea posible. Su incorporación aumenta considerablemente las dimensiones físicas de la ETM.

11) Consideraciones Generales: Nunca especificar para una ETM características técnicas correspondientes a una Estación Transformadora de Tipo Convencional. Esto lleva muchas veces a la inviabilidad en el diseño de una ETM o, en el mejor de los casos, a reducir drásticamente las condiciones de transportabilidad de la misma.

12) Dimensiones y Pesos Máximos de Transporte: La reglamentación Argentina, regulada por la Ley de Tránsito Nro 24.449, establece las siguientes dimensiones y pesos máximos de transporte:
Vehículos con Unidad Tractora y Semirremolque de Circulación Irrestricta:
a) Ancho Máximo: 2.6 m
b) Largo Máximo: 20.5m
c) Alto Máximo: 4.1 m
d) Peso Máximo con dos ejes y ruedas individuales: 10.0tn
e) Peso Máximo con dos ejes y ruedas duales: 18.0tn.
f) Peso Máximo con tres ejes y ruedas duales: 25.5tn
Nota: Vehículos con dimensiones máximas de hasta un 15% superiores a las anteriores pueden circular con una autorización general y con las restricciones que correspondan
Vehículos Especiales con un Ancho Máximo de 3.6 m: Podrán circular con permisos otorgados por Vialidad Nacional y sin vehículos balizados de apoyo. Siempre en estos casos la carga máxima por rueda queda limitada a 1800 kg.

Datos útiles: 
Tadeo Czerweny. S.A. OFICINA BUENOS AIRES
Responsable: César Luis Obregón
Dirección: Bernardo de Irigoyen 330 50 Of.121 - (C1O72AAH) - Capital Federal - Argentina
Teléfonos: 54-11-52724001 /2/3/45 - Fax: 54-11-5272-8006

Fuentes: http://www.tadeoczerweny.com.ar
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica_en_M%C3%A9xico